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Il “Pleistocene Park” delle piante: il caso di Silene stenophylla

In un’impresa scientifica rivoluzionaria, i ricercatori sono riusciti a resuscitare la pianta più antica mai registrata, battendo il precedente primato di ben 30.000 anni.

Tutti conosciamo il libro Jurassic Park, portato al successo dal famoso film omonimo di Steven Spielberg: una coppia di ricercatori è chiamata a risolvere dei “piccoli problemi di sicurezza” in un parco zoologico a tema dinosauri creato da un eccentrico miliardario. A partire da DNA antico ricavato dal sangue succhiato da una zanzara nel Giurassico e conservata nell’ambra, combinato con genoma anfibio, gli scienziati hanno potuto riportare in vita i rettili giganti estinti.

Sebbene questa sia pura fantascienza, negli ultimi 50 anni molte ricercatrici e molti ricercatori si sono concentrate e concentrati sullo studio delle specie estinte rinvenute nel permafrost.

Si tratta di organismi monocellulari o più complessi, come piante e animali, che forniscono preziose informazioni sulla vita in epoche remote.

Questa ricerca non solo arricchisce la nostra comprensione del passato, ma offre anche speranza per la conservazione delle specie a rischio oggi.

La conservazione a lungo termine di materiale biologico è una sfida cruciale in campo scientifico. Spesso, per preservare il materiale vitale, si ricorre alla conservazione a basse o estreme temperature, e uno dei depositi naturali più diffusi è il permafrost, che copre circa il 20% della superficie terrestre.

Questa vasta massa di terreno ghiacciato, che può essere profonda anche di diverse centinaia di metri, è un tesoro per la ricerca, poiché ospita una grande varietà di specie, soprattutto gruppi microbici, che sono rimasti vitali sia dal punto di vista ecologico che morfologico fin dal momento della sua formazione.

Per quanto riguarda le piante, al di fuori della zona del permafrost, la longevità dei semi nel suolo è stata studiata in molti luoghi, compresi i siti archeologici. Fino ad oggi, i più antichi semi vitali con capacità di germinare sono stati datati al radiocarbonio al primo e all’ottavo secolo avanti Cristo. Si tratta, rispettivamente, della Phoenix dactylifera trovata vicino al Mar Morto e della Nelumbo nucifera trovata nella Cina nord-orientale.

La pianta oggetto di questa ricerca è invece Silene stenophylla ed è stata coltivata da semi risalenti a ben 32.000 anni fa, provenienti dall’epoca del Pleistocene.

Questa straordinaria scoperta ha avuto inizio nel 2007, quando un team di scienziati provenienti da Russia, Ungheria e Stati Uniti ha avviato una missione per esplorare le tane di ibernazione di antichi scoiattoli terrestri nella Siberia nord-orientale.

Tra le tane, rimaste sepolte per millenni in depositi ghiacciati, il team ha fatto una scoperta sorprendente: semi e resti di Silene stenophylla congelati.

Frutto non maturo di Silene stenophylla proveniente da una tana sepolta nel permafrost più di 30.000 anni fa. (A) Frutto sezionato che mostra semi e placenta (P). (B) Frammento di placenta con semi a diversi stadi di sviluppo. (Barre della scala, 1 mm.)

La datazione al radiocarbonio ha indicato un’età dei semi compresa tra i 20.000 e i 40.000 anni, quindi risalenti al Pleistocene. Di solito, i roditori avrebbero consumato i semi raccolti nelle loro riserve alimentari, ma un evento naturale (probabilmente un’alluvione) ha sigillato le tane, preservando i semi grazie alla loro posizione al livello del permafrost.

Anni dopo, le scienziate e gli scienziati dell’Accademia russa delle scienze hanno compiuto un’incredibile impresa: hanno fatto rivivere una pianta da fiore da un frutto risalente a ben 32.000 anni fa.

Questo risultato segna un enorme balzo in avanti nello studio del materiale vegetale antico, superando di gran lunga il precedente record di rivitalizzazione detenuto dai semi di Phoenix dactylifera (palma da dattero della Giudea), risalenti a circa 2.000 anni fa.

Le piante di S. stenophylla si sono così trasformate negli organismi pluricellulari più antichi e vitali che si conoscano.

Il team ha inizialmente tentato di far germogliare semi maturi estratti dal frutto antico, ma senza successo. Imperterriti, i ricercatori si sono rivolti al tessuto placentare del frutto, e alla fine sono riusciti a far crescere ben 36 piante adulte.

Queste piante mostravano una sorprendente somiglianza con le loro controparti moderne fino al momento della fioritura. Solo in quel momento sono emerse sottili differenze, come petali più lunghi e più distanziati rispetto alle piante moderne.

Ancora più stupefacente è stato il fatto che i semi prodotti da queste piante rigenerate hanno mostrato un incredibile tasso di successo nella germinazione del 100%, superando il tasso del 90% delle piante moderne.

Il successo di questo eccezionale esperimento di resurrezione ha molteplici implicazioni in ambito scientifico. Gli scienziati coinvolti nell’indagine ipotizzano che le cellule del tessuto dell’antica pianta potessero contenere elevate concentrazioni di saccarosio, agendo così come un conservante naturale. Inoltre, i danni al DNA causati dalle radiazioni gamma, prodotte dalla radioattività naturale del terreno nel sito, si sono rivelati notevolmente inferiori rispetto a quelli previsti per un materiale di tale età.

Questo risultato è di gran lunga il più straordinario esempio di estrema longevità di materiale proveniente da piante superiori. Il successo dell’esperimento apre interessanti possibilità, alimentando la speranza che le tecniche sviluppate possano un giorno consentire la resurrezione di specie estinte.

Ulteriori ricerche mirate alle caratteristiche morfologiche, funzionali, biochimiche e citogenetiche delle piante rigenerate, così come della loro progenie seminale, e il confronto con le specie esistenti, saranno fondamentali per ottenere nuove informazioni sui meccanismi di crioresistenza delle cellule vegetali, sul loro potenziale di adattamento e sulle condizioni ambientali del Tardo Pleistocene.

Questo studio rappresenta una pietra miliare nell’indagine su come la vita possa sopravvivere anche nelle estreme condizioni del permafrost. La crioconservazione naturale dei tessuti vegetali per molte migliaia di anni dimostra il ruolo fondamentale del permafrost come serbatoio di un antico pool genico. Questo pool genico, ipoteticamente scomparso da tempo dalla superficie terrestre, può costituire una potenziale fonte di DNA antico e un laboratorio per lo studio dei tassi di microevoluzione.

Quindi, mentre Jurassic Park è fantascienza, la ricerca sul permafrost offre sicuramente una finestra sul passato e potenzialmente una guida per il futuro della conservazione della biodiversità.

Anche se non possiamo che domandarci con una certa inquietudine: con lo scioglimento dei ghiacciai, cos’altro di nascosto e sconosciuto fino ad oggi potrebbe tornare in vita?

I ghiacci, non più perenni ormai, ci hanno restituito cose meravigliose, in particolare piante e animali estinti direttamente dal passato. Questo caso, come, ad esempio, quelli del puledro e del lupacchiotto congelati e ritrovati perfettamente conservati, sono emblematici e straordinari.

Cosa succederà, però, se a scongelarsi saranno virus e batteri patogeni?

Fonti:

Yashina S, Gubin S, Maksimovich S, Yashina A, Gakhova E, Gilichinsky D. Regeneration of whole fertile plants from 30,000-y-old fruit tissue buried in Siberian permafrost. Proc Natl Acad Sci U S A. 2012 Mar 6;109(10):4008-13. doi: 10.1073/pnas.1118386109. Epub 2012 Feb 21. PMID: 22355102; PMCID: PMC3309767.

Scientists Extracted Liquid Blood From 42,000-Year-Old Foal Found in Siberian Permafrost | Smart News| Smithsonian Magazine.

A Perfectly Preserved 32,000-Year-Old Wolf Head Was Found in Siberian Permafrost | Smart News| Smithsonian Magazine.

Alice Mosconi
Conservation Scientist e Paleoantropologa molecolare, da Firenze vola a Berlino per l’Erasmus. Qui lascia i banconi e i camici di laboratorio per seguire la sua grande passione: la divulgazione scientifica. Muove i primi passi in questo campo con il lockdown 2020, dedicando la sua pagina Instagram a post e storie esplicativi su evoluzione e materiali per le opere d’arte, poi inizia a collaborare con associazioni e riviste scientifiche, convinta che la conoscenza è utile solo se condivisa.

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